[實(shí)用新型]氣體鉆井隨鉆數(shù)據(jù)無(wú)線(xiàn)傳輸裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200820141096.3
• 申請(qǐng)日: 2008-10-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN201288548Y
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-08-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳一健;孟英峰;周靜;李永杰;孟曉峰
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西南石油大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): E21B47/12
• 分類(lèi)號(hào): E21B47/12;G08C17/02
• 代理公司: 成都九鼎天元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 詹永斌;吳彥峰

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于油氣開(kāi)采領(lǐng)域中用于氣體鉆井隨鉆測(cè)試數(shù)據(jù)的傳輸裝置。

背景技術(shù)

利用氣體鉆井在近幾年得到了大量的推廣與應(yīng)用，其在大幅度提高機(jī)械鉆速、減少對(duì)油氣層的污染和及時(shí)發(fā)現(xiàn)油氣層方面有突出的貢獻(xiàn)，但其也有很多問(wèn)題，適用范圍較窄，最突出的問(wèn)題為地層出水引起井壁垮塌、井下燃爆和井眼軌跡控制。

井下燃爆問(wèn)題和地層出水可以通過(guò)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮?00610021853.9、名稱(chēng)為“一種氣體鉆井井下?tīng)顟B(tài)的連續(xù)監(jiān)測(cè)方法”的發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)的方法監(jiān)測(cè)，但該申請(qǐng)公開(kāi)的方法是在地面間接監(jiān)測(cè)，不能直接測(cè)試井下?tīng)顟B(tài)。

高鉆壓使用牙輪鉆頭提高機(jī)械鉆速，井斜控制和測(cè)量是比較突出的問(wèn)題，尤其是氣體鉆定向井、水平井的隨鉆測(cè)量，其數(shù)據(jù)傳輸是關(guān)鍵問(wèn)題。

在泥漿井中的隨鉆測(cè)量是利用泥漿脈沖傳輸信號(hào)，此技術(shù)已很成熟，是不能應(yīng)用到氣體鉆井中，代替它的是電磁波脈沖信號(hào)傳輸技術(shù)(EMMWD—Electromagnetic?Measurement?While?Drilling)。EMMWD是利用超低頻電磁波直接穿過(guò)地層到達(dá)地面接收器，如果井深較深、地層阻抗較小，超低頻電磁波在穿越地層的過(guò)程中被衰減，不能到達(dá)地面被有效接收，信號(hào)傳輸距離一般為700m～3200m，使用天線(xiàn)延長(zhǎng)技術(shù)和中繼技術(shù)可以達(dá)到實(shí)際應(yīng)用的傳輸距離，但其難度較大，數(shù)據(jù)傳輸速率較低，不能實(shí)時(shí)傳輸成像測(cè)井信息。

另外，井下存儲(chǔ)式隨鉆測(cè)量?jī)x器不能實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)，利用聲波傳輸技術(shù)，難與解決鉆井震動(dòng)噪聲問(wèn)題。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是解決現(xiàn)有氣體鉆井中地下隨鉆測(cè)試數(shù)據(jù)的傳輸裝置不能實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)的問(wèn)題，提供一種可應(yīng)用于氣體鉆井隨鉆測(cè)試數(shù)據(jù)傳輸?shù)臒o(wú)線(xiàn)傳輸裝置，發(fā)射功率更小，具有裝配結(jié)構(gòu)及空間更小的供電系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)高速實(shí)時(shí)地傳輸?shù)叵聹y(cè)試數(shù)據(jù)到地面進(jìn)行處理。

氣體鉆井隨鉆數(shù)據(jù)無(wú)線(xiàn)傳輸裝置，包括采集信號(hào)的傳感器及處理信號(hào)的計(jì)算機(jī)，還包括與傳感器電連接的模數(shù)轉(zhuǎn)換器、與模數(shù)轉(zhuǎn)換器電連接的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)橋、與無(wú)線(xiàn)網(wǎng)橋電連接的發(fā)射天線(xiàn)以及給上述各部件供電的電池供電系統(tǒng)，發(fā)射天線(xiàn)設(shè)置在鉆具內(nèi)，地面上設(shè)置與發(fā)射天線(xiàn)發(fā)出的微波信號(hào)相匹配的地面無(wú)線(xiàn)網(wǎng)橋，地面無(wú)線(xiàn)網(wǎng)橋與計(jì)算機(jī)電連接。

所述傳感器包括壓力傳感器、溫度傳感器、粉塵含水量傳感器和電子羅盤(pán)。壓力傳感器測(cè)試井底壓力，判斷井眼凈化情況；溫度傳感器測(cè)試鉆具環(huán)空氣體溫度，如果井下發(fā)生了燃爆，環(huán)空氣體溫度會(huì)急劇增高，以此判斷燃爆程度，并決策是否停氣滅火；粉塵含水量傳感器測(cè)試地層出水情況；電子羅盤(pán)測(cè)量井眼傾角、方位角和工具面角，實(shí)現(xiàn)定向井軌跡實(shí)時(shí)測(cè)量或控制。

所述無(wú)線(xiàn)網(wǎng)橋和地面無(wú)線(xiàn)網(wǎng)橋?yàn)殡p頻無(wú)線(xiàn)網(wǎng)橋，其頻率分別為2.4GHz、5.8GHz，其工作頻率由計(jì)算機(jī)根據(jù)鉆具內(nèi)徑確定。

所述無(wú)線(xiàn)傳輸裝置還包括設(shè)置在鉆具內(nèi)部的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中繼器及天線(xiàn)。

所述無(wú)線(xiàn)傳輸裝置還包括設(shè)置在方鉆桿內(nèi)的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中繼器及天線(xiàn)。

所述鉆具內(nèi)每1000米安裝1個(gè)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中繼器及天線(xiàn)。

所述傳感器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)橋、發(fā)射天線(xiàn)、電池供電系統(tǒng)集成裝配在井下無(wú)磁鉆挺短接內(nèi)。

本實(shí)用新型采用上述結(jié)構(gòu)，可以把傳感器安裝在鉆頭上方以采集井下信號(hào)，并通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)橋和發(fā)射天線(xiàn)將采集的信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)再轉(zhuǎn)換為微波信號(hào)，利用鉆具作為波導(dǎo)定向傳輸?shù)降孛娴臒o(wú)線(xiàn)網(wǎng)橋接收后傳給計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理；將無(wú)線(xiàn)微波信號(hào)耦合在鉆具內(nèi)進(jìn)行傳輸，一方面解決了現(xiàn)有無(wú)線(xiàn)器件無(wú)定向傳輸造成傳輸距離較短的問(wèn)題，另一方面可以利用現(xiàn)有的無(wú)線(xiàn)傳輸部件，具有如下有益效果：

(1)不用泥漿波傳輸信號(hào)，可以實(shí)現(xiàn)氣體鉆井條件下隨鉆測(cè)試數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸；

(2)信號(hào)傳輸設(shè)備可以借鑒成熟的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)(WLAN)，與EMMWD相比，發(fā)射功率由100W級(jí)減小到mW級(jí)，可以使用更小型的電池供電；

(3)可以實(shí)現(xiàn)54Mbps的高速雙向通信速率；

(4)能夠?qū)崿F(xiàn)井下設(shè)備的控制和數(shù)據(jù)采集。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中標(biāo)號(hào)：1是壓力傳感器，2是溫度傳感器，3是粉塵含水量傳感器，4是電子羅盤(pán)，5是模數(shù)轉(zhuǎn)換器，6是無(wú)線(xiàn)網(wǎng)橋，7是發(fā)射天線(xiàn)，8是過(guò)單流閥的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中繼器及天線(xiàn)，9是方鉆桿處的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中繼器及天線(xiàn)，10是地面無(wú)線(xiàn)網(wǎng)橋及天線(xiàn)，11是計(jì)算機(jī)，12是電池供電系統(tǒng)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明。